JP2001073428A

JP2001073428A - 人体洗浄装置

Info

Publication number: JP2001073428A
Application number: JP25306699A
Authority: JP
Inventors: Kengo Iwata; 賢吾岩田; Yasuo Hamada; 靖夫濱田; Makoto Hatakeyama; 真畠山; Takeshi Sekado; 武史瀬角; Yoshiro Sato; 芳郎佐藤; Takahiro Yanagawa; 恭廣柳川; Eiji Kitamoto; 英二北本
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2001-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】安全機構を備えたセラミックヒータを用いて
安全性および熱応答性に優れた人体洗浄装置を提供す
る。【解決手段】水を加熱する発熱抵抗体３と、セラミッ
ク基材１６が所定の条件および環境下にあることを検出
するための検出抵抗体４とが埋設されたセラミックヒー
タ２をタンク７に収納し、前記タンク７に、該タンク７
内に水を供給する入水口２１と、前記セラミックヒータ
２にて加熱された温水を外部に吐水する吐水口２２とを
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水の加熱手段とし
てセラミックヒータを利用した衛生洗浄装置等の人体洗
浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、トイレ空間が狭いという住宅事情
や省エネ対応による節電化により、人体洗浄装置はコン
パクト化が進むとともに、水の加熱手段として小型で熱
応答性が優れたセラミックヒータを用いた瞬間加熱式温
水装置が使用されている。また、図９に示すように、人
体洗浄装置１には、安全性と耐久性を確保するため、消
費電力が大きいセラミックヒータを備える電磁弁から洗
浄ノズルの間の流水経路には以下のような安全機構が複
数配置されている。

【０００３】水温が設定値を超えないようにするため
のサーミスタ等の水温検出手段８。断水等によるセラミックヒータ２の空焚き防止のため
の、流量センサやフロートスイッチ等の水検出手段１
１。水検出手段１１の誤動作によるタンク７内の異常加
熱、水温検出手段８の誤動作による水の異常加熱を防止
するためのバイメタルスイッチ等の高温検出手段１２。セラミックヒータ２の破壊により水へ既定値以上の電
流が漏洩した時に人体洗浄装置１への電力供給を遮断す
るための漏電保護プラグ等の漏電検出遮断手段１３。

【０００４】そして、これら複数の安全手段によって流
水経路に配置された部材が所定の条件および環境下にあ
ることを検出し、制御手段９にて異常がないか判断しな
がらセラミックヒータ２へ通電し水を加熱している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、流水経
路に複数の安全機構が配置されていると人体洗浄装置１
のさらなるコンパクト化を図ることが困難である。

【０００６】また、高温検出手段１２にて間接的にセラ
ミックヒータ２の温度を検出する方法では温度検出時に
遅れや誤差が発生し、セラミックヒータ２の温度を正確
に素早く検出することができない。例えば、水検出手段
１１が誤動作しセラミックヒータ２が空焚きされるとそ
の内部および表面温度が瞬時に高温状態に至るが、それ
を高温検出手段１２で素早く検出することができず熱応
力によりセラミックヒータ２が破壊される。また、破壊
されないとしても高温状態時に電磁弁５が開放されてし
まうとセラミックヒータ２表面に冷水が接してそこから
クラックが発生し発熱抵抗体３が露出して漏電状態に陥
る。また、水没したセラミックヒータ２の表面にスケー
ル等の異物が付着し内部温度が上昇許容温度範囲を越え
た高温状態に至っている時に、電磁弁５が開放されセラ
ミックヒータ２表面に冷水が接するとそこからクラック
が発生し発熱抵抗体３が露出して漏電状態に陥る。そし
て、最終的にはセラミックヒータ２が破壊され、漏電に
より漏電検出遮断手段１３が作動して人体洗浄装置１の
機能が全て使用できなくなる。一方、漏電検出遮断手段
１３が作動しなくても使用者が設定した水温に水が加熱
されずにノズル６から人体局部へ充電された水が放出さ
れることになり使用者が感電する危険性がある。

【０００７】また、発熱抵抗体３の抵抗値変動にてセラ
ミックヒータ２の温度を検出することもできるが、その
場合発熱抵抗体３へ通電している間は温度を検出するこ
とができない。そして、セラミックヒータ２表面にクラ
ックが入って発熱抵抗体３の一部が露出していてもそれ
を検出することができないため、漏電検出遮断手段１３
が作動するまで漏電状態に陥る。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、安全機構を備えたセラミックヒータを用いて
安全性および熱応答性に優れた人体洗浄装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、水を加熱する発熱抵抗体とセラミック基材
が所定の条件および環境下にあるか検出するための検出
抵抗体とが埋設されたセラミックヒータをタンクに収納
し、前記タンクに、該タンク内に水を供給する入水口
と、前記セラミックヒータにて加熱された温水を外部に
吐水する吐水口とを設けた温水装置を備えたことを特徴
とする人体洗浄装置である。

【００１０】かかる構成により、本発明は以下の効果を
有する。セラミックヒータが所定の条件および環境下にあるこ
とを正確に素早く検出し発熱抵抗体への通電を制御する
ことができる。セラミックヒータの空焚きによる異常加熱を検出して
タンク内部が高温になり損傷することを防止できる。セラミックヒータ異常加熱時には電磁弁を閉止するこ
とによりセラミックヒータの割れを防止して水に漏電す
ることを防止できるため、水を介して人体へ感電するこ
とを確実に防止できる。セラミックヒータ表面からクラックが入り発熱抵抗体
とタンク内部の水との絶縁性が低下または低下する恐れ
がある時、発熱抵抗体への通電を遮断して発熱抵抗体か
らタンク内部の水に漏電することを防止できる。タンク内部に貯湯された水の温度が低下した時、タン
クに水温検出手段を別途設けることなく、検出抵抗体に
て水温を検出して発熱抵抗体へ通電し水を加熱すること
により、寒冷地等での凍結によるタンク破壊を防止する
ことができる。水検出手段や高温検出手段を流水経路に設ける必要が
ないため、これらを流水経路に配置するための開口部も
不要となり、製造不具合等による前記開口部からの漏水
を防止することができ、流水経路の設計の自由度が拡が
り、更に、発熱抵抗体からの漏電を防止することができ
るため、制御手段に漏電検出遮断手段を接続する必要が
なくなり、制御手段の小型化が図れ、その結果人体洗浄
装置のコンパクト化が図れ、生産性が向上する。

【００１１】また、セラミック基材の温度、割れ、水没
の少なくとも何れか一つを検出できるように検出抵抗体
をセラミック基材内部に密に埋設することにより以下の
効果を有する。

【００１２】検出抵抗体の温度特性による抵抗値変化
を利用しセラミック基材の温度を検出してセラミックヒ
ータの空焚きやセラミックヒータ表面の異物付着による
異常加熱を正確に素早く検出することができるため、セ
ラミックヒータの耐久性が向上する。検出抵抗体の亀裂または断線による抵抗値変化を利用
しセラミック基材表面にクラックが発生した時、発熱抵
抗体にクラックが進行する前に検出抵抗体の亀裂または
断線状態を検出して、発熱抵抗体への通電を停止または
遮断することで発熱抵抗体から水への漏電を未然に防止
することができる。セラミック基材の温度、割れ、及び水没を１つのパタ
ーンを兼用して検出することができるため、熱応答性や
熱伝達率の低下を極力抑制することができる。発熱領域に検出抵抗体を密にまたは複数埋設すること
により、発熱抵抗体の温度を精度良く検出し水温に応じ
て効率良く通電したり、単位面積当たりの温度検出精度
を向上させ局所的な加熱を検出することができる。

【００１３】更に、検出抵抗体が発熱抵抗体の一部を構
成することで、検出抵抗体を補助的な発熱抵抗体として
セラミックヒータの保温やタンク内の水の保温に利用で
き、設計の自由度が向上すると共に、発熱抵抗体全体の
温度制御が容易にできる。

【００１４】瞬間加熱式温水装置を備えた人体洗浄装置
においては１０Ｗ程度でセラミックヒータを保温し吐水
開始と同時に必要発熱量に応じて電力調整しているが、
発熱抵抗体の抵抗値が１０ΩとするとそこにＡＣ１００
Ｖが印加されると１０００Ｗの発熱量となるため位相制
御等の手段により１０Ｗまで低下させなくてはならな
い。また、位相制御する場合にはノイズが発生するため
ノイズフィルター等をＡＣ１００Ｖラインとセラミック
ヒータ間に挿入しノイズが人体洗浄装置外部に出ること
を防止する必要がある。しかし、検出抵抗体の抵抗値を
５８Ωとして、そこにモータ等の駆動用に人体洗浄装置
に収納されたＤＣ２４Ｖを印加することにより１０Ｗ程
度の発熱量を容易に得ることができ、ノイズの発生を防
止することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の人体洗浄装置に使
用される温水装置およびそれに収納されるセラミックヒ
ータについて説明する。

【００１６】（温水装置の第一実施例）図１に、温水装
置の第一実施例を示す。図１に示す貯湯加熱式温水装置
は、入水口２１と吐水口２２とが形成された大容量のタ
ンク９に、図２に示す平板セラミックヒータ２がＯリン
グ２５を介して開口部から挿入、ネジ２６止めされて概
略構成されている。タンク２の内壁には、水の乱流を促
進させ水温を均一化するための突起部２３が形成されて
いる。

【００１７】平板セラミックヒータ２には、図５に基づ
いて後述するように、発熱抵抗体３と検出抵抗体４とが
埋設され、発熱抵抗体３の両端部には通電端子１４ａ、
１４ｂが、検出抵抗体４の両端部には検出端子１５ａ、
１５ｂがロウ付けにて接続されている。各接続部は耐水
性樹脂２８にて被覆された後、耐熱性樹脂材料を用いて
発熱抵抗体３が埋設されていない非発熱領域に直接フラ
ンジ２７をインサート成形にて配置される。なお、符号
２９はフランジ２７に設けられたネジ２６挿通用の貫通
穴である。耐熱性樹脂材料で形成されたフランジ２７
は、セラミック材料等にて形成されたフランジと比較す
ると柔軟性があるためネジ２６締め時に割れることはな
く、確実にＯリング２５をつぶして水シールすることが
できる。

【００１８】かかる構成により、検出端子１５ａ、１５
ｂ間の抵抗値から平板セラミックヒータ２が所定の条件
および環境下にあることを検出しその抵抗値が所定範囲
内にある時、通電端子１４ａ、１４ｂ間に電源電圧を接
続し通電することで発熱抵抗体３が加熱し、入水口２１
からタンク９内部に流入して貯湯された水が加熱され温
水となり吐水口２２から流出される。

【００１９】水没するセラミック基材１６の非発熱領域
の側端部には切り欠き３０が設けられており、何らかの
原因でセラミックヒータ２が空焚きされた時はこの切り
欠き３０を起点として確実にセラミックヒータ２を破断
させることができる。

【００２０】（温水装置の第二実施例）図３に、温水装
置の第二実施例を示す。この瞬間加熱式温水装置は、吐
水口２２が形成された小容量のタンク９に、図４に示す
円筒セラミックヒータ２がＯリング２５を介して開口部
から挿入、ネジ２６止めされて概略構成されている。タ
ンク９の内壁には、水の流速を上げ熱伝達率を向上させ
るための複数の突起部２３が形成されている。円筒セラ
ミックヒータ２のガラス層３４が形成された非発熱領域
の外周にＯリング２５を配置し、その周辺を耐熱性樹脂
３１にて被覆しているので、円筒セラミックヒータ２の
取り付け部周辺が確実に水シールされる。

【００２１】図４に示す円筒セラミックヒータ２は、円
筒型のセラミック基材２２と、この基材２２の内部に埋
設された発熱抵抗体３及び検出抵抗体４（図５等を参
照）と、発熱抵抗体３の両端部にロウ付けにて接続され
た通電端子１４（１４ａ、１４ｂ）と、検出抵抗体４の
両端部にロウ付けにて接続された検出端子１５（１５
ａ、１５ｂ）と、から構成されている。セラミック基材
２２の内部には、熱伝達面積を増やし水の流速を上げ熱
伝達率を向上させるための突起部３２が複数形成されて
いる。前記各端子１４、１５と、発熱抵抗体３が埋設さ
れている発熱領域１７との間の非発熱領域の表面全体に
は、円筒セラミック基材１６にセラミックシートを積層
する際に発生する積層溝３３に充填され、表面を平滑化
させるガラス層３４が形成されている。

【００２２】そして、検出端子１５ａ、１５ｂ間の抵抗
値から円筒セラミックヒータ２が所定の条件および環境
下にあるか検出しその抵抗値が所定範囲内にある時、通
電端子１４ａ、１４ｂ間に電源電圧を接続し通電するこ
とで発熱抵抗体３が加熱し、円筒セラミックヒータ２の
タンク９外部に露出している先端を入水口２１としてタ
ンク９内部に流入された水が瞬時に加熱され温水となり
吐水口２２から流出される。

【００２３】上記２つの実施例では、平板セラミックヒ
ータを用いた貯湯加熱式温水装置と円筒セラミックヒー
タを用いた瞬間加熱式温水装置について説明したが、平
板セラミックヒータを瞬間加熱式温水装置に、円筒セラ
ミックヒータを貯湯加熱式温水装置に用いることも可能
である。

【００２４】次に、検出抵抗体４を埋設したセラミック
ヒータ２およびその検出抵抗体４を利用して発熱抵抗体
３への通電を制御する一例を説明する。

【００２５】（セラミックヒータの第一実施例）図５
に、検出抵抗体４を埋設したセラミックヒータ２の第一
実施例を示す。この平板セラミックヒータ２は、１つの
パターンを兼用してセラミック基材１６の温度と割れと
を精度良く検出するため、セラミック基材１６内部に発
熱抵抗体３とは別平面に検出抵抗体４を蛇行させながら
密に埋設している。発熱抵抗体３はタングステンとモリ
ブデンの混合材料にて形成され、検出抵抗体４はタング
ステン材料にて形成されている。そして、発熱抵抗体３
の両端部には通電端子１４ａ、１４ｂが、検出抵抗体４
の両端部には検出端子１５ａ、１５ｂがロウ付けにて接
続されている。

【００２６】本実施例では、検出抵抗体４をセラミック
基材１６表面全体に蛇行させながら密に配設している
が、発熱抵抗体３と同形状や対称形状にて配設したり、
発熱抵抗体３の外周に配設することも可能である。

【００２７】図６にセラミックヒータの通電制御回路を
示す。検出抵抗体４の抵抗値変動を利用してセラミック
ヒータ２が所定の条件および環境下にあるか判断するＩ
Ｃ１（ＣＰＵ）を主とする演算回路とＩＣ２（コンパレ
ータ）を主とする比較回路、また発熱抵抗体３への通電
を入り／切りする交流負荷駆動回路から構成され、発熱
抵抗体３と検出抵抗体４の各端子は図のように接続され
ている。

【００２８】セラミックヒータ２が所定の条件および環
境下にある時、ＣＰＵのＩ／Ｏポートから信号が出力さ
れＴｒ２（トランジスタ）、ＰＣ１（フォトカプラ）、
Ｔｒ３（トライアック）がＯＮして発熱抵抗体３へ電源
電圧が印加される。一方、発熱抵抗体３の異常加熱また
は検出抵抗体４に亀裂および断線が生じ検出抵抗体４の
抵抗値が変動した時、ＩＣ１のＡ／Ｄポートに入力され
る検出抵抗体４の抵抗値とＲ３（抵抗器）とで決定され
る分圧値がＣＰＵに記憶された所定範囲値から外れると
Ｉ／Ｏポートからの信号出力を停止する。また、検出抵
抗体４の抵抗値とＲ３とで決定される分圧値が、あらか
じめＲ１（抵抗器）、Ｒ２（抵抗器）により決定されて
いる電圧値を越えるとＩＣ１から信号が出力されＴｒ１
（トランジスタ）がＯＮする。そして、ＰＣ１、Ｔｒ３
がＯＦＦして発熱抵抗体３への電源電圧の印加が遮断さ
れる。

【００２９】また、検出抵抗体５の抵抗値が高温時に増
加する特性を利用し発熱抵抗体３への電源電圧の印加を
遮断することもできる。その場合、検出抵抗体４をＲ５
（抵抗器）の位置に接続しＰＣ１に内蔵されたフォトダ
イオードに流れ込む電流を抑制してＴｒ３をＯＦＦさせ
る。

【００３０】（セラミックヒータの第二実施例）図７
に、検出抵抗体４を埋設したセラミックヒータ２の第二
実施例を示す。この平板セラミックヒータ２は、１つの
パターンを兼用しセラミック基材１６の水没と割れとを
精度良く検出するため、セラミック基材１６内部に発熱
抵抗体３とは別平面に検出抵抗体４を蛇行させながら密
に埋設している。そして、水没するセラミック基材１６
の一部に切り欠き部１８が設けられ、水没を検出する検
出電極１９ａ、１９ｂの一部が露出している。

【００３１】検出電極１９ａ、１９ｂ間の距離が長すぎ
ると水の抵抗値が大きくなりすぎて水没検出精度が低下
し、逆に短すぎると水滴が付着しているだけで水没して
いると誤検出してしまう。そのため、その距離は０．５
〜１０ｍｍ程度が適しているが、タンク９形状やセラミ
ックヒータ２固定状態に応じて検出電極１９ａ、１９ｂ
の位置を調整し配置することにより水没検出精度を向上
させることができる。

【００３２】また、検出電極１９ａ、１９ｂに銀やステ
ンレス等の金属板をロウ付けにて接続することにより水
没検出精度を向上させ、検出電極１９ａ、１９ｂの劣化
を防止することができる。

【００３３】図８に、本発明にかかる人体洗浄装置１の
概略構成を表すブロック図を示す。電磁弁５と洗浄ノズ
ル６間の流水経路に、発熱抵抗体３とセラミック基材の
温度、割れ、水没を検出する複数の検出抵抗体４を埋設
したセラミックヒータ２を配置することにより、従来の
ように、流水経路に水検出手段や高温検出手段を設ける
必要がなくなり、漏電検出遮断手段も制御手段９に接続
する必要がなくなるため、人体洗浄装置１のコンパクト
化が図れ組立性が向上する。

【００３４】また、セラミックヒータ２が何らかの原因
で破壊された場合でも、流水経路中に漏電することを防
止できるため、充電された温水が洗浄ノズル６から人体
へ吐水されることがなく、安全性が向上する。

【００３５】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明は上記の実施例や実施形態になんら限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種
々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、検
出抵抗体を非発熱領域に埋設することにより、発熱領域
での異常加熱を素早く検出し、非発熱領域と接触してい
る耐熱性樹脂で形成されたタンクやフランジなどの溶融
を防止することができる。また、上記した温水装置は、
衛生洗浄装置、温水機能付き自動手洗い器等に適用する
ことができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したような構成により、本発明
は、セラミックヒータの異常加熱を正確に素早く検出
し、セラミックヒータの破壊による水への漏電を防止す
ることができる。そして、本発明の温水装置を人体洗浄
装置に利用することにより、人体洗浄装置のコンパクト
化が図れ、安全性、生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる人体洗浄装置に利用される温水
装置の第一実施例の断面図である。

【図２】同、温水装置に利用される平板セラミックヒー
タの正面図である。

【図３】同、温水装置の第二実施例の断面図である。

【図４】同、温水装置に利用される円筒セラミックヒー
タの正面図である。

【図５】同、セラミックヒータの一例を示す正面図であ
る。

【図６】セラミックヒータの通電制御回路図である。

【図７】同、セラミックヒータの他の例を示す正面図で
ある。

【図８】本発明にかかる衛生洗浄装置の概略構成を表す
ブロック図である。

【図９】従来の人体洗浄装置の概略構成を表すブロック
図である。

【符号の説明】

１．人体洗浄装置２．セラミック
ヒータ３．発熱抵抗体４．検出抵抗体７．タンク９．制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者瀬角武史福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者佐藤芳郎福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者柳川恭廣福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者北本英二福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内Ｆターム(参考） 2D038 JB04 2D039 BA05 4C094 BA18 BC11 DD14 EE20 FF02 FF09 FF20 GG05 GG11 GG14 GG16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水を加熱する発熱抵抗体と、セラミッ
ク基材が所定の条件および環境下にあることを検出する
ための検出抵抗体とが埋設されたセラミックヒータをタ
ンクに収納し、前記タンクに、該タンク内に水を供給す
る入水口と、前記セラミックヒータにて加熱された温水
を外部に吐水する吐水口とを設けた温水装置を備えたこ
とを特徴とする人体洗浄装置。
【請求項２】前記検出抵抗体は、セラミック基材の温
度、割れ、水没の少なくとも何れか一つを検出すること
を特徴とする請求項１記載の人体洗浄装置。
【請求項３】前記検出抵抗体が発熱抵抗体の一部を構
成することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項
記載の人体洗浄装置。